吳亞倫

（中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心新疆總隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830000）

東準(zhǔn)噶爾扎河壩烏倫古河流域發(fā)育大范圍的古生代晚期中酸性火山巖，巖性為一套中酸性火山熔巖及火山碎屑巖。區(qū)內(nèi)火山巖廣泛發(fā)育，是珍珠巖礦有利成礦地質(zhì)條件，從本次專項(xiàng)礦產(chǎn)調(diào)查[1]和區(qū)域成礦地質(zhì)條件看，下石炭統(tǒng)巴塔瑪依內(nèi)山組(C1b)地層是區(qū)內(nèi)珍珠巖礦最為重要的含礦層位，整體受控于烏倫古河大斷裂，層內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，褶皺運(yùn)動(dòng)明顯，區(qū)域上在該層位有同類礦產(chǎn)開發(fā)的實(shí)例，因此在相似的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境和賦礦層位特征明顯的前提下，區(qū)內(nèi)具有較好的珍珠巖礦的找礦前景。本文將探討東準(zhǔn)噶爾盆地邊緣扎河壩—卡拉麥里一帶珍珠巖成因及成礦時(shí)代。

1 地質(zhì)概況

東準(zhǔn)噶爾扎河壩地區(qū)位于新疆維吾爾自治區(qū)富蘊(yùn)縣境內(nèi)，大地構(gòu)造區(qū)劃上位于阿爾泰山與準(zhǔn)噶爾盆地北部邊緣結(jié)合部位，調(diào)查區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造和斷裂構(gòu)造均較發(fā)育，褶皺均發(fā)生在下石炭統(tǒng)地層，與上石炭統(tǒng)及泥盆紀(jì)地層褶皺構(gòu)成華力西復(fù)背斜。烏倫古河大斷裂北西向穿過調(diào)查區(qū)，北西部發(fā)育次級(jí)斷裂，區(qū)內(nèi)巴塔瑪依內(nèi)山組地層酸性流紋巖中廣泛分布珍珠巖礦。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

調(diào)查區(qū)內(nèi)出露地層主要有下石炭統(tǒng)南明水組(C1n)和巴塔瑪依內(nèi)山組(C1b)、上石炭統(tǒng)蘇都庫(kù)都克組(C2sd)、新近系昌吉河組(N2c)和第四系(Q)。下石炭統(tǒng)巴塔瑪依內(nèi)山組為區(qū)內(nèi)最重要的珍珠巖含礦層位。其中巴塔瑪依內(nèi)山組出露主要巖性為灰褐—灰紫色玄武玢巖、輝石安山玢巖、杏仁狀安山玢巖、流紋巖，夾酸性熔結(jié)角礫巖、粗面巖、凝灰砂巖(見圖1)[1]。

2.2 褶皺

調(diào)查區(qū)總體位于北西南東向的華力西復(fù)背斜內(nèi)，區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造較為發(fā)育，褶皺運(yùn)動(dòng)從泥盆紀(jì)—石炭紀(jì)整體表現(xiàn)為逐漸減弱的趨勢(shì)。

泥盆統(tǒng)褶皺在區(qū)域發(fā)育有長(zhǎng)軸狀和長(zhǎng)條狀緊密褶皺，軸向北西南東向。在區(qū)域西部表現(xiàn)為背斜，核部巖層產(chǎn)狀普遍陡達(dá)70°以上；區(qū)域西南部表現(xiàn)為向斜，核部和翼部的巖層傾角均很陡，一般60～80°；區(qū)域東部復(fù)背斜內(nèi)部坳陷內(nèi)，上泥盆統(tǒng)不整合于中泥盆統(tǒng)之上，呈較為平緩的單斜構(gòu)造，巖層傾角一般30～40°，往東巖層傾角較陡，一般＞60°，次級(jí)褶皺不發(fā)育，這種情形可能跟“固化”的基底有關(guān)。

下石炭統(tǒng)褶皺整體位于復(fù)背斜內(nèi)部坳陷內(nèi)，下石炭統(tǒng)地層呈角度不整合于上泥盆統(tǒng)之上，又被上石炭統(tǒng)不整合所覆。在東部基本上是單斜，其中有一些小型的基本對(duì)稱的長(zhǎng)軸狀、長(zhǎng)條狀背斜、向斜，巖層傾角一般45～60°，局部呈陡立狀，傾角＞70°，近下部不整合面地帶較緩，傾角20～40°。在西北部形成長(zhǎng)軸狀基本對(duì)稱的向斜，兩翼傾角50～65°。

2.3 斷裂

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造以北西向斷裂為主，次為近東西向及北東向斷裂。烏倫古河大斷裂和恰烏爾卡—結(jié)爾得嘎拉斷層是區(qū)內(nèi)最為重要的兩條斷層，尤其烏倫古河大斷裂的意義較為重大。

烏倫古河大斷裂呈北西—南東向斜貫全區(qū)，南東端延至區(qū)外，北西端以斷裂束的形式延出區(qū)外，該斷裂與其分支斷裂切割了沿途石炭系—泥盆系的地層，斷裂面向西南傾，傾角60～70°。該斷裂帶北側(cè)，下石炭統(tǒng)巴塔瑪依內(nèi)山組(C1b)陸相火山熔巖呈狹長(zhǎng)帶狀分布，扎河壩一帶沉積了上石炭統(tǒng)蘇都庫(kù)都克組湖相煤系地層。西北一帶，酸性淺成巖體沿?cái)嗔逊植疾⒀谏w了斷裂，其下有很強(qiáng)的航磁負(fù)異常表現(xiàn)。

圖1 新疆富蘊(yùn)縣扎河壩—恰庫(kù)爾特一帶區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖

Ⅰ、Ⅱ號(hào)礦體地表及深部礦石膨脹倍數(shù)對(duì)比

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦體特征

通過本次調(diào)查評(píng)價(jià)工作在扎河壩烏龍古河一帶下石炭統(tǒng)巴塔瑪依內(nèi)山組(C1b)中發(fā)現(xiàn)73處珍珠巖礦(化)點(diǎn)，通過探槽施工在其中圈定了6處(Ⅰ～Ⅵ見圖1)規(guī)模較大的珍珠巖礦化體。礦體與圍巖接觸界線清晰，頂?shù)装鍑鷰r以石泡流紋巖、斜長(zhǎng)流紋巖為主，礦體多呈似層狀、局部小透鏡體狀產(chǎn)出，出露長(zhǎng)1 5 0～300m，平均厚20m，原生礦石以珍珠巖為主，松脂巖和黑曜巖次之。地表礦石經(jīng)后期水化作用多形成水解珍珠巖，多發(fā)育在礦體邊緣與圍巖接觸部。在礦體周圍常見呈環(huán)帶狀分布石泡流紋巖，平面寬度約200m，石泡垂向上分布在薄層狀流紋巖表面，呈半球狀至整球狀貼附在具明顯流紋構(gòu)造的層狀流紋巖的表面，平面上呈串珠狀、條帶狀分布，組成較明顯的流動(dòng)構(gòu)造，直徑從幾毫米至幾厘米，成為扎河壩一帶珍珠巖礦明顯的找礦標(biāo)志(見圖1-a)。

3.2 礦石特征

3.2.1 扎河壩一帶珍珠巖

原生礦石以珍珠巖為主，礦石呈黃褐、淡綠色，脫?；鬄榧t色，少斑?；Y(jié)構(gòu)，珍珠流動(dòng)狀構(gòu)造。新鮮面為玻璃光澤，性易脆碎，斷口呈參差狀，部分為貝殼狀，弧形珍珠裂紋發(fā)育，沿裂紋玻璃質(zhì)大部分脫?；?，形成球粒狀玉髓或石英等。主要化學(xué)組分：SiO270.12%～71.31%，Al2O311.32%～12.36%，F(xiàn)e2O31.94%～2.18%，Na2O 4.21%～5.09%，K2O 1.25%～1.73%，H2O+2.71%～4.32%。Na2O/K2O 2.4～3.8，膨脹倍數(shù)20左右[1]。其中Ⅰ、Ⅱ號(hào)礦體礦石膨脹倍數(shù)見下表。

3.2.2 卡拉麥里一帶珍珠巖

礦石為珍珠巖，呈褐黑色，玻璃光澤，斑狀結(jié)構(gòu)，珍珠狀構(gòu)造，斑晶為透長(zhǎng)石(3%～6%)，呈半自形板狀，大小在0.7～2.6mm，鏡下可見卡氏雙晶，裂紋發(fā)育，平行分布，基質(zhì)具玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)，均由褐黃色玻璃質(zhì)組成，未見脫玻，珍珠構(gòu)造發(fā)育，一部分玻璃質(zhì)成細(xì)條帶平行分布，形成流紋構(gòu)造，可見微量磁鐵礦，0.08～0.2mm微粒，稀疏分布，礦石光澤度高，少量樣品焙燒試驗(yàn)得其工業(yè)膨脹倍數(shù)在8～10倍，質(zhì)量較好。

4 礦床成因及找礦標(biāo)志

2014～2015年筆者參加了《新疆富蘊(yùn)縣扎河壩—恰庫(kù)爾特一帶珍珠巖礦調(diào)查評(píng)價(jià)》及《新疆卡拉麥里山南坡一帶沸石、珍珠巖、花崗巖飾面石材礦調(diào)查評(píng)價(jià)》兩個(gè)項(xiàng)目。通過野外調(diào)查及綜合研究，筆者對(duì)東準(zhǔn)噶爾盆地邊緣扎河壩至卡拉麥里一帶的珍珠巖礦成因有了幾點(diǎn)新認(rèn)識(shí)。

4.1 成礦時(shí)代及構(gòu)造環(huán)境特征

扎河壩及卡拉麥里一帶火山巖均處在新疆準(zhǔn)噶爾盆地邊緣洪古勒楞—阿爾曼太早古生代溝弧帶及唐巴勒—卡拉麥里古生代復(fù)合溝弧帶，對(duì)比扎河壩一帶與卡拉麥里一帶的酸性火山巖發(fā)現(xiàn)，扎河壩巴塔瑪依內(nèi)山組火山巖全巖Sm-Nd等時(shí)線年齡為275.6.0+2.8Ma[2]，卡拉麥里五彩城東火山巖的206Pb/238U加權(quán)平均年齡為302.9±4.1Ma[3]，表明其形成于晚石炭世晚期，區(qū)域內(nèi)古生代主要為海相沉積伴隨海相火山巖，到晚石炭世—二疊紀(jì)逐漸過渡為海陸過渡相，以陸相沉積為主夾陸相火山巖，其中該區(qū)最老的火山巖地層為下泥盆統(tǒng)托讓格庫(kù)都克組，最近在該組地層中先后發(fā)現(xiàn)了一些埃達(dá)克巖、富鈮玄武巖和鉀質(zhì)火山巖，顯示出這些火山巖形成于一個(gè)與消減帶有關(guān)的環(huán)境，說明早泥盆世東準(zhǔn)噶爾就已經(jīng)發(fā)生洋殼消減。這套火山巖不是形成于典型的島弧環(huán)境，而是形成于后碰撞期伸展構(gòu)造背景下[4]。

4.2 成礦巖性特征

對(duì)比卡拉麥里酸性火山巖，可發(fā)現(xiàn)珍珠巖主要產(chǎn)在斜長(zhǎng)流紋巖中，流紋斑巖中很難形成珍珠巖。通過對(duì)扎河壩一帶部分珍珠巖圍巖的巖礦石定名，發(fā)現(xiàn)珍珠巖圍巖為黃褐色斜長(zhǎng)流紋巖及灰黃色褐鐵礦化強(qiáng)硅化斜長(zhǎng)流紋巖；對(duì)卡拉麥里一帶珍珠巖圍巖的巖礦石定名，發(fā)現(xiàn)珍珠巖圍巖為淺褐紅色斜長(zhǎng)流紋巖。

4.3 成因分析

巴塔瑪依內(nèi)山組火山巖形成于晚石炭世晚期，區(qū)內(nèi)酸性火山巖多具有多期次、間歇性噴發(fā)的特征[5]。巴塔瑪依內(nèi)山組陸相噴發(fā)火山巖的多期次，間歇性特征對(duì)珍珠巖的成礦極為有利，早期的火山爆發(fā)之后形成了低洼的積水凹地，在積水中混雜了大量的火山灰和細(xì)小的火山碎屑，將水變?yōu)榛鞚釥顟B(tài)。在隨后而來的流紋巖的噴溢期，少量的酸性巖漿先行溢流出火山口；由于火山的間歇性噴溢，每次巖漿量較少，水量較多，而且?guī)r漿中含有大量的揮發(fā)物質(zhì)，所以發(fā)生了劇烈的反應(yīng)；在酸性巖漿遇水迅速冷凝形成具有明顯弧形珍珠裂紋構(gòu)造珍珠巖的同時(shí)，部分淬碎的巖漿因球體的表面張力最小，是一種最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)態(tài)，所以很容易形成球形體，形成獨(dú)特石泡構(gòu)造。在巖漿遇水過程中，大的炸裂會(huì)形成小的球體；另外，當(dāng)冷卻作用反應(yīng)較強(qiáng)烈時(shí)，這些漿屑會(huì)被炸裂成極其細(xì)小的碎屑。

4.4 找礦標(biāo)志認(rèn)識(shí)

(1) 地層標(biāo)志：礦床形成于晚古生代火山盆地之下石炭統(tǒng)巴塔瑪依內(nèi)山組(C1b)火山巖建造中。該地層是區(qū)內(nèi)珍珠巖礦最為重要的含礦層位。珍珠巖的成因與酸性及中酸性火山巖，特別是酸性流紋巖有明顯的關(guān)系，表現(xiàn)為嚴(yán)格的層控性。同時(shí)，盆地的發(fā)展和火山活動(dòng)的特征對(duì)礦層的產(chǎn)出具有很強(qiáng)的控制作用，因此，下石炭統(tǒng)巴塔瑪依內(nèi)山組酸性及中酸性火山巖是珍珠巖礦的重要找礦對(duì)象。

(2) 構(gòu)造標(biāo)志：調(diào)查區(qū)唐巴勒—卡拉麥里古生代復(fù)合溝弧帶及東準(zhǔn)噶爾晚古生代陸緣盆地接觸帶的陸相火山盆地內(nèi)，北西向斷裂構(gòu)造發(fā)育，在火山盆地邊緣部位及大斷裂附近是珍珠巖礦產(chǎn)出的重要部位。

(3) 圍巖標(biāo)志：珍珠巖(酸性玻璃熔巖)容易與石泡流紋巖、氣孔流紋巖、凝灰角礫巖緊密共生，是良好的找礦標(biāo)志。

(4) 地貌標(biāo)志：從地形上，堅(jiān)硬性脆的酸性玻璃熔巖連同頂?shù)装逯骷y質(zhì)凝灰?guī)r、流紋巖，常形成陡峻的崖壁。

(5) 其他標(biāo)志：珍珠巖礦床常與膨潤(rùn)土礦及沸石礦共生。

【參考文獻(xiàn)】

[1]文旭東，吳亞倫，等.新疆富蘊(yùn)縣扎河壩—恰庫(kù)爾特一帶珍珠巖礦調(diào)查評(píng)價(jià)報(bào)告[R].中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心新疆總隊(duì)，2016.

[2]張峰，徐濤，范俊杰，等.東準(zhǔn)噶爾石炭系巴塔瑪依內(nèi)山組火山巖全巖Sm-Nd等時(shí)線年齡及其構(gòu)造意義[J].地球化學(xué)，2014，43(3)：301-316.

[3]田健，廖群安，吳魏偉，等.東準(zhǔn)噶爾卡拉麥里五彩城地區(qū)酸性巖脈巖石成因及找礦意義[J].新疆地質(zhì)，2014，32(3)：301-309.

[4]吳小奇，劉德良，魏國(guó)齊，等.準(zhǔn)噶爾盆地陸東—五彩灣地區(qū)石炭系火山巖地球化學(xué)特征及其構(gòu)造背景[J].巖石學(xué)報(bào)，2009，25(1)：55-66.

[5]譚佳奕，吳潤(rùn)江，張?jiān)?，?東準(zhǔn)噶爾卡拉麥里地區(qū)巴塔瑪依內(nèi)山組火山巖特征和年代確定[J].巖石學(xué)報(bào)，2009，25(3)：539-546.